1.2.3 单元电路

1 基本RC电路

RC电路（电阻器和电容器联合“构建”的电路）是一种由电阻器和电容器按照一定的方式连接并与交流电源组合而成的简单功能电路。下面先来了解一下RC电路的结构形式，接下来再结合具体的电路单元弄清楚该电路的功能特点。

根据不同的应用场合和功能，RC电路通常有两种结构形式：一种是RC串联电路，另一种是RC并联电路。

电阻器和电容器串联后“构建”的电路称为RC串联电路，该电路多与交流电源连接，如图1-13所示。

RC串联电路中的电流引起了电容器和电阻器上的电压降，这些电压降与电路中的电流及各自的电阻值或容抗值成比例。电阻器电压UR和电容器电压UC用欧姆定律表示为（XC为容抗）：UR=IR、UC=IXC。

电阻器和电容器并联于交流电源的组合称为RC并联电路，如图1-14所示。与所有并联电路相似，在RC并联电路中，电压U直接加在各个支路上，因此各支路的电压相等，都等于电源电压，即U=UR=UC，并且三者之间的相位相同。

2 基本LC电路

LC电路是一种由电感器和电容器按照一定的方式连接而成的功能电路。下面先来了解一下LC电路的结构形式，接下来再结合具体的电路单元弄清楚该电路的功能特点。

由电容器和电感器组成的串联或并联电路中，感抗和容抗相等时，电路处于谐振状态，该电路称为LC谐振电路。LC谐振电路又可分为LC串联谐振电路和LC并联谐振电路两种。

在串联谐振电路中，当信号接近特定的频率时，电路中的电流达到最大，这个频率称为谐振频率。

图1-15为不同频率信号通过LC串联电路的效果示意图。由图中可知，当输入信号经过LC串联电路时，根据电感器和电容器的特性，信号频率越高，电感器的阻抗越大，而电容器的阻抗则越小，阻抗大则对信号的衰减大，频率较高的信号通过电感器会衰减很大，而直流信号则无法通过电容器。当输入信号的频率等于LC谐振频率时，LC串联电路的阻抗最小，此频率的信号很容易通过电容器和电感器输出。由此可看出，LC串联谐振电路可起到选频的作用。

在LC并联谐振电路中，如果电感器中的电流与电容器中的电流相等，则电路就达到了并联谐振状态。图1-16为不同频率的信号通过LC并联谐振电路时的状态，当输入信号经过LC并联谐振电路时，同样根据电感器和电容器的阻抗特性，较高频率的信号则容易通过电容器到达输出端，较低频率的信号则容易通过电感器到达输出端。由于电路在谐振频率f0处的阻抗最大，谐振频率点的信号不能通过LC并联谐振电路。

3 基本RLC电路

RLC电路是由电阻器、电感器和电容器构成的电路单元。由前文可知，在LC电路中，电感器和电容器都有一定的阻值，如果电阻值相对于电感器的感抗或电容器的容抗很小时，往往会被忽略，而在某些高频电路中，电感器和电容器的阻值相对较大，就不能忽略，原来的LC电路就变成了RLC电路，如图1-17所示。

4 遥控发射电路

遥控发射电路（红外发射电路）是用红外发光二极管发出经过调制的红外光波的电路。其电路结构多种多样，电路工作频率也可根据具体的应用条件而定。遥控信号有两种制式：一种是非编码形式，适用于控制单一的遥控系统中；另一种是编码形式，常应用于多功能遥控系统中。

在电子产品中，常采用红外发光二极管来发射红外光信号。常用的红外发光二极管的外形与普通发光二极管相似，但普通发光二极管发射的光是可见的，而红外发光二极管发射的光是不可见光。

图1-18为红外发光二极管基本工作过程。图中的晶体管VT1作为开关管使用，当在晶体管的基极加上驱动信号时，晶体管VT1随之饱和导通，接在集电极回路上的红外发光二极管VD1也随之导通工作，向外发出红外光（近红外光，其波长约为0.93μm）。红外发光二极管的电压降约为1.4V，工作电流一般小于20mA。为了适应不同的工作电压，在红外发光二极管的电路中常串联有限流电阻R2控制其工作电流。

5 遥控接收电路

遥控发射电路发射出的红外光信号，需要特定的电路接收，才能起到信号远距离传输、控制的目的，因此电子产品上必定会设置遥控接收电路，从而组成一个完整的遥控电路系统。遥控接收电路通常由红外接收二极管、放大电路、滤波电路和整形电路等组成，它们将遥控发射电路送来的红外光接收下来，并转换为相应的电信号，再经过放大、滤波、整形后，送到相关控制电路中。

图1-19为典型遥控接收电路。该电路主要是由运算放大器IC1和锁相环集成电路IC2等构成的。锁相环集成电路外接由R3和C7组成的具有固定频率的振荡器，其频率与发射电路的频率相同，C5与C6为滤波电容器。

由遥控发射电路发射出的红外光信号由红外接收二极管D01接收，并转变为电脉冲信号，该信号经集成运算放大器IC1进行放大，输入到锁相环集成电路IC2。由于IC1输出信号的振荡频率与IC2的振荡频率相同，IC2的8脚输出高电平，此时使晶体管Q01导通，继电器K1吸合，其触点可作为开关去控制被控负载。平时没有红外光信号发射时，IC2的8脚为低电平，Q01处于截止状态，继电器不会工作。这是一种具有单一功能的遥控电路。

6 滤波电路

无论哪种整流电路，它们的输出电压都含有较大的脉动成分。为了减少这种脉动成分，在整流后都要加上滤波电路。所谓滤波就是滤掉输出电压中的脉动成分，尽量输出趋近直流的成分，使输出接近理想的直流电压。

常用的滤波元件有电容器和电感器。下面分别简单介绍电容器滤波电路和电感器滤波电路。

（1）电容器滤波电路

电容器（平滑滤波电容器）应用在直流电源电路中构成平滑滤波电路。图1-20为没有平滑滤波电容器的电源电路。从波形图中可以看到，交流电压变成直流后电压很不稳定，呈半个正弦波形，波动很大。

图1-21为加入平滑滤波电容器的电源电路。由于平滑滤波电容器的加入，特别是由于电容器的充放电特性，使电路中原本不稳定、波动比较大的直流电压变得比较稳定、平滑。

（2）电感器滤波电路

电感器滤波电路如图1-22所示。由于电感器的直流阻抗很小，交流阻抗却很大，有阻碍电流变化的特性，因此直流分量经过电感器后基本上没有损失，但对于交流分量，将在电感器上产生电压降，从而降低输出电压中的脉动成分。显然，电感器电感量越大，RL越小，滤波效果越好，所以电感器滤波电路适合于负载电流较大的场合。